Введение в информатику

в Марселе была создана (еще неэффективная) реализация языка, заменившего последовательные вычисления машины фон Неймана на логический вывод. Новый язык, названный Прологом (Программирование логическое), предназначался для анализа текстов, написанных на естественном языке, т.е. для решения задач, обычно относимых к области искусственного интеллекта. Приблизительно в те же годы были разработаны и теоретические основы нового направления в программировании. Основные результаты в этой области принадлежат Алану Робинсону и Роберту Ковальскому. Первая реализация Пролога, выполненная кстати на Фортране, заинтересовала специалистов, но не получила широкого распространения по причине низкой эффективности. Мешал распространению Пролога и накопившийся к этому времени у специалистов (в основном американских) общий скепсис по отношению к идее логического программирования, поскольку все реализации предшественников Пролога были также неэффективны.

Настоящая революция в этой области произошла в конце 70-х, когда Дэвид Уоррен из Эдинбургского университета создал первый компилятор для языка Пролог. Этот компилятор работал настолько эффективно, что скепсис специалистов немедленно сменился всеобщим энтузиазмом. С тех пор и до настоящего времени направление логического программирования успешно развивается и поддерживается как профессионалами, так и просто любителями программирования.

Объектно-ориентированное программирование

Проектирование и разработка программ, реализующих модели сложных процессов и явлений достаточно сложны и трудоемки. Одним из подходов, обеспечивающих структурирование математической модели и упрощение ее программирования, является объектный подход, в котором реальный процесс или система представляются совокупностью объектов, взаимодействующих друг с другом.

Принцип объектно-ориентированного программирования (ООП) основан на формализации описания объектов. Под объектом понимается совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств). Объект содержит инструкции (программный код), определяющие действия, которые может выполнять объект и обрабатываемые данные. Состояние объекта определяется перечнем всех возможных (обычно статических) свойств и текущими значениями (обычно динамическими) каждого из этих свойств. Свойства объекта характеризуются значениями его параметров.

Основные идеи объектно-ориентированного подхода опираются на следующие положения:

1.программа представляет собой модель некоторого реального процесса, части реального мира.

2.модель реального мира или его части может быть описана как совокупность взаимодействующих между собой объектов.

3. Объект описывается набором параметров, значения которых определяют состояние объекта, и набором операций (действий), которые может выполнять объект.

4. Взаимодействие между объектами осуществляется посылкой специальных сообщений от одного объекта к другому. Сообщение, полученное объектом, может потребовать выполнения определенных действий, например, изменения состояния объекта.

5. Объекты, описанные одним и тем же набором параметров и способные выполнять один и тот же набор действий представляют собой класс однотипных объектов.

Три основных достоинства ООП: упрощение проектирования; ускорение разработки за счет многократного использования готовых модулей; легкость модификации.

Общим предком практически всех используемых сегодня объектных и объектно-ориентированных языков является Simula, созданный в 1960 году Далем, Мюрхогом и Ныгардом. Существенно, что Simula, предназначенная для описания систем и моделирования, ввела дисциплину написания программ, отражающую словарь предметной области.

Практически все объектно-ориентированные языки программирования являются развивающимися языками, их стандарты регулярно уточняются и расширяются. Следствием этого развития являются неизбежные различия во входных языках компиляторов различных систем программирования. Наиболее распространенными в настоящее время являются системы программирования Microsoft C++ , Microsoft Visual C++ и системы программирования фирмы Borland International.

21. Компьютеры. Поколения ЭВМ

Слово компьютер английское. Computer - вычислитель, синоним в русском языке - электронная вычислительная машина (ЭВМ).

Представление о поколениях компьютеров можно получить из таблицы [7]

Поколения компьютеров

1 поколение, после 1946 года

Особенности: Применение вакуумно-ламповой технологии, использование систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках (трубках Вильямса).

Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.

Была реализована концепция хранимой программы. Быстродействие (операций в секунду)- 10-20 тыс. Программное обеспечение- Машинные языки. Примеры: ENIAC (США)

МЭСМ (СССР)

2 поколение, после 1955 года

Особенности: Замена электронных ламп как основных компонентов компьютера на транзисторы. Компьютеры стали более надежными, быстродействие их повысилось, потребление энергии уменьшилось. С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд.

Главный принцип структуры - централизация.

Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках. Быстродействие (операций в секунду)- 100-500 тыс. Примеры: IBM 701 (США)

БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22, Минск-32 (СССР)

3 поколение, после 1964 года

Особенности: Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции (МИС - 10-100 компонентов на кристалл) и средней степени интеграции (СИС - 100-1000 компонентов на кристалл).

Появилась идея, которая и была реализована, проектирования семейства компьютеров с одной и той же архитектурой, в основу которой положено главным образом программное обеспечение.

В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор. Быстродействие (операций в секунду)- порядка 1 млн. Программное обеспечение: операционные системы (управление памятью, устройствами ввода-вывода и другими ресурсами), режим разделения времени Примеры: IBM 360 (США), ЕС 1030, 1060 (СССР).

4 поколение, после 1975 года

Особенности: Использование при создании компьютеров больших интегральных схем (БИС - 1000-100000 компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС - 100000-10000000 компонентов на кристалл). Началом данного поколения считают 1975 год - фирма Amdahl Corp. выпустила шесть компьютеров AMDAHL 470 V/6, в которых были применены БИС в качестве элементной базы.

Стали использоваться быстродействующие системы памяти на интегральных схемах - МОП ЗУПВ емкостью в несколько мегабайт. В случае выключения машины данные, содержащиеся в МОП ЗУПВ, сохраняются путем автоматического переноса на диск. При включении машины запуск системы осуществляется при помощи хранимой в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) программы самозагрузки, обеспечивающей выгрузку операционной системы и резидентного программного обеспечения в МОП ЗУПВ.

В середине 70-х появились первые персональные компьютеры. . Быстродействие (операций в секунду)- десятки и сотни млн. Программное обеспечение: Базы и банки данных. Примеры: Суперкомпьютеры (многопроцессорная архитектура и использование принципа параллелизма), ПЭВМ.

5 поколение, после 1982 года

Особенности: Главный упор при создании компьютеров сделан на их «интеллектуальность», внимание акцентируется не столько на элементной базе, сколько на переходе от архитектуры, ориентированной на обработку данных, к архитектуре, ориентированной на обработку знаний.

Обработка знаний - использование и обработка компьютером знаний, которыми владеет человек для решения проблем и принятия решений.

22. компьютеры. Программное обеспечение

Программное обеспечение персонального компьютера - совокупность программных средств, обеспечивающих функционирование компьютера.

Все программное обеспечение по сфере использования принято подразделять на три большие группы: системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ и инструментарий технологии программирование, т.е. программное обеспечение сферы производства программ.

Системное программное обеспечение (System Software) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ, оно направлено на создание операционной среды функционирования других программ; на обеспечение надежной работы компьютера и вычислительной сети; на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей; на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов и т.д.).

Пакеты прикладных программ (application program package) - комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Это самый многочисленный класс программных продуктов. Непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи - потребители информации, деятельность которых во многих случаях далека от компьютерной области. Наиболее часто используемыми прикладными программами считаются редакторы (текстовые, графические, музыкальные) и электронные таблицы.

Инструментарий технологии программирования - совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов. Пользователями этого класса программного обеспечения являются системные и прикладные программисты.

23. Техническое обеспечение

Техническое обеспечение персонального компьютера - это совокупность технических устройств, из которых состоит компьютер и которые обеспечивают его функционирование.

Большинство компонентов компьютера расположено на одной печатной плате, называемой системной платой или материнской платой. Обычно на системной плате располагаются ЦП и его вспомогательные схемы, основная память, интерфейс ввода-вывода (последовательный порт, параллельный порт, интерфейс клавиатуры, дисковый интерфейс и шина (которая позволяет ЦП взаимодействовать с другими компонентами на материнской плате).

Основные блоки ПК и их назначение:

Центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопители на жестких магнитных дисках, накопители на гибких магнитных дисках, блок питания, внутренний канал обмена данных, электронные схемы (контроллеры), монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, джойстик, графопостроитель (плоттер), дигитайзер, сетевой адаптер, модемы, музыкальная приставка.

Основные характеристики ПК

1. быстродействие, производительность, тактовая частота;

2. разрядность машины и кодовых шин интерфейса;

3. типы системного и локальных интерфейсов;

4. емкость оперативной памяти;

5. емкость накопителя на винте;

6. тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках;

7. виды и емкость кэш-памяти (буферная, недоступная для пользователя, быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией)

8. тип дисплея и видеоадаптера;

9. тип принтера;

10. наличие математического сопроцессора, который позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой;

11. аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ;

12. возможность работы в вычислительной сети;

13. возможность работы в многозадачном режиме;

14. надежность;

15. стоимость;

16. габариты и масса.

24. Интеллектуальное обеспечение

Интеллектуальное обеспечение - совокупность интеллектуальных методов, приемов и технологий, обеспечивающих решение задач из данной предметной области при помощи компьютера.

Существенным элементом интеллектуального обеспечения является формализация и наличие интеллектуальных интерфейсов на всех этапах решения задачи.

Информационные системы

Система - любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как совокупность разнородных элементов, объединенная для достижения поставленной цели (производство, услуги).

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для обработки, хранения и выдачи информации для достижения поставленной цели (обучение, оказание услуг, производство). Миссия информационных систем - производство нужной для организации информации для обеспечения эффективного управления всеми её ресурсами, создание информационной и технической среды для осуществления управления организацией.

25. ИС. Этапы развития ИС

Информационные системы

Эволюцию информационных систем связывают, прежде всего, с изменением подхода к использованию информационных систем

1-й этап: Период(1950-1960)- Бумажный поток расчетных документов. Концепция «необходимого зла». Вид ИС: Информационные системы обработки расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах. Цель использования: Увеличение скорости обработки документов; упрощение процедуры расчета зарплаты и обработки счетов. Характеризуют проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.

Для 2-го этапа: Период(1960-1970)- Поддержка основной цели. Вид ИС: Управленческие информационные системы (годовой баланс). Цель использования: Ускорение процесса подготовки отчетных документов. характерны проблемы отставания программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств. Первые два этапа характеризуются довольно эффективной обработкой информации при выполнении операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Большой проблемой на этих этапах было плохое взаимодействие пользователей и разработчиков.

3-й этап: Период(1970-1980)- Управленческий контроль. Вид ИС: Системы поддержки принятия решений, управленческие системы для высшего звена. Цель использования: Выработка наиболее рациональных решений. Информационные системы становятся системами поддержки принятия решений, ориентированными на непрофессионального пользователя и поэтому направленные на максимальное удовлетворение его потребностей и создание соответствующего интерфейса. Используется как централизованная обработка данных, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя.

Современный, 4-й этап: Период(1980-2000) - Информация - стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество. Вид ИС: Стратегические информационные системы. Автоматизированные офисы. Цель использования: Обеспечение выживания и процветания организации. Создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Этот тип связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь организации выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество. Наиболее существенные проблемы этого этапа: выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи; организация доступа к стратегической информации; организации защиты и безопасности информации.

26. Св-ва ИС

1. информационная система может быть проанализирована, построена и управляема на основе общих принципов построения системы;

2. информационная система является динамической и развивающейся;

3. при построении информационной системы необходимо использовать системный подход;

4. информационную систему следует воспринимать как человеко-машинную (средства, обеспечивающие взаимодействие с компьютером).

Внедрение информационной системы способствует:

1) получению более рациональных вариантов решения задач, за счет внедрения математических методов и интеллектуальных систем (создание роботов);

2) освобождению пользователей от рутинной работы за счет ее автоматизации;

3) замене бумажных носителей данных на электронные;

4) обеспечению достоверной информации;

5) уменьшению затрат на производство продуктов и услуг;

6) отысканию новых рыночных ниш;

7) привязке к фирме покупателей и поставщиков за счет предоставления им разных скидок и услуг.

27. Структура ИС

Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем:

1. информационное обеспечение;

2. техническое обеспечение;

3. организационное обеспечение;

4. математическое обеспечение;

5. программное обеспечение;

6. правовое обеспечение.

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы (компьютеры, устройства сбора, накопления и обработки данных, устройства передачи данных и линий связи, оргтехника и устройства автоматического съема информации).

Организационное обеспечение - совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие специалистов с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Правовое обеспечение - совокупность правовых норм определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

28. Классификация ИС по сфере применения

1. информационные системы организационного управления - автоматизация функций управленческого персонала (оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, планирование, управление сбытом и снабжением);

2. информационные системы управления техническими процессами - автоматизация функций, изготовление микросхем, поддерживание технологических процессов в промышленности.

3. информационные системы автоматизированного проектирования - автоматизация функций инженеров, конструкторов и т.д., при создании новой техники и технологий (инженерные расчеты, проектная и техническая документация, моделирование процессов);

4. интегрированные (корпоративные) информационные системы - автоматизация всех функций предприятия (ИС масштаба предприятия). Главной задачей такой системы является информационная поддержка производственных, административных и управленческих процессов (бизнес-процессов), формирующих продукцию или услуги предприятия. Их создание требует системного подхода с позиции цели и критериев результата.

За последние десятилетия радикально изменились принципы, методы построения и архитектура такой системы. Так, если в 60-х годах считалось, что никакой процесс не должен автоматизироваться до тех пор, пока он функционирует эффективно, то сегодня господствующим является прямо противоположный подход. Считается, что любой процесс должен автоматизироваться только после того, как он эффективно организован.

Эти изменения явились результатом обобщения опыта построения множества информационных систем, в которых автоматизация отдельных операций или сложившихся «ручных» процедур приносила локальные временные улучшения, не затрагивающие общую эффективность работы.

Главными особенностями современного подхода к построению корпоративной информационной системы предприятия являются: 1) всесторонний